《计算机图形学》真实图形2.pptVIP

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概述:本篇文档介绍了Phong的着色方法,包括它与其他几种着色方法的主要区别以及实际应用。正文:-**优点**:-Phong的着色方法绘制的图形更真实,因为它可以在更高光范围内进行着色,从而产生更加均匀的高光区域。-在处理某些多边形分割的曲面时,Phong方法不如Gouraud方法好。-**缺点**:-Phong方法的计算量远大于Gouraud方法。-在处理某些多边形分割的曲面时,Phong方法不如Gouraud

Phong着色方法-增量算法 2)当x递增一个单位时,IP的增量为DIP 即 Phong着色方法 优点: Phong着色方法绘制的图形比Gouraud方法更真实,体现在两个方面:高光区域的扩散,产生正确的高光区域 缺点: 1、Phong着色方法计算量远大于Gouraud着色方法 2、在处理某些多边形分割的曲面时,Phong算法还不如Gouraud算法好。 增量式模型示例 牛的三角网格模型 用简单光照明模型显示 用增量式光照明模型显示 插值多边形绘制方法 着色方法存在的问题 不光滑的物体轮廓:物体边缘轮廓是折线段而非光滑曲线 插值着色多边形绘制方法 透视变形 方向依赖性 插值着色多边形绘制方法 公共顶点处颜色不连续 顶点方向不具有代表性 简单光照明模型-镜面反射 理想镜面反射 观察者只能在反射方向上才能看到反射光,偏离了该方向则看不到任何光。 简单光照明模型-镜面反射 非理想镜面反射 P为物体表面上一点,L为从P指向光源的单位矢量,N为单位法矢量,R为反射单位矢量,V为从P指向视点的单位矢量? 光滑平面 I = Ip K scosna 镜面 简单光照明模型-镜面反射 镜面反射 Is为镜面反射光强。 点光源的亮度 Ks是与物体有关的镜面反射系数。n为镜面反射指数,n越大,则Is随a的增大衰减的越快。 n的取值与表面粗糙程度有关。 n越大,表面越平滑(散射现象少,稍一偏离,明暗亮度急剧下降) n越小,表面越毛糙(散射现象严重) 或 简单光照明模型-镜面反射 反射方向计算 L在N上的投影矢量为Ncosu,则S+L= Ncosu 记矢量S= Ncosu -L 则有R= Ncosu +S 简单光照明模型-Phong光照明模型 简单光照明模型模拟物体表面对光的反射作用,光源为点光源 反射作用分为 物体间作用用环境光(Ambient Light) 漫反射(Diffuse Reflection) 镜面反射(Specular Reflection) 简单光照明模型-Phong光照明模型 Phong光照明模型的综合表述:由物体表面上一点P反射到视点的光强I为环境光的反射光强Ie、理想漫反射光强Id、和镜面反射光Is的总和。 简单光照明模型-Phong光照明模型的实现 对物体表面上的每个点P,均需计算光线的反射方向。为了减少计算量,假设: 光源在无穷远处,L为常向量 视点在无穷远处,V为常向量 (H?N)近似(R?V),H为L与V的平分向量 N H L R a V b H----L和V的角平分线 对所有的点总共只需计算一次H的值,节省了计算时间 简单光照明模型-Phong光照明模型 Phong模型几何 简单光照明模型-光的衰减 光的衰减 两个阶段: 1)从光源到物体表面的过程中的衰减 2)从物体表面到人眼过程中的衰减 总的效果:物体表面的亮度降低 光照明方程 1)有效衰减函数的加入 2)深度暗示技术的加入 简单光照明模型-光的衰减 光的衰减 光在光源到物体表面过程中的衰减 光强按 1/d2 进行衰减: 缺点:当d很大时,变化很小;当d很小时,变化很大。 衰减函数 光照明方程 简单光照明模型-光的衰减 光在物体表面到人眼过程中的衰减 深度暗示(Depth Cueing)技术:最初用于线框图形的显示,使距离远的点比近的点暗一些。经过改进,这种技术同样适用于真实感图形显示。 设前参考面Z=Zf,后参考面Z=Zb;其比例因子分别为Sf和Sb( Sf和Sb e[0,1])。给定物体上一点的深度值Z0,该点对 应的比例因子S0按如下 方式确定 前参考面 后参考面 简单光照明模型-光的衰减 当Z0 Zf时,取S0=Sf 当Z0 Zf时,取S0 =Sb 当Z0e [Zb,Zf]时,取 原亮度I按比例S0与融和亮度Idc混合,目的是获得最终用于显示的亮度I’,Idc由用户指定, 简单光照明模型-光的衰减 特例: 取Sf=1,Sb=0,Idc=0,则当物体位于参考面之前时,S0= Sf= 1,I’=I,即亮度没有被衰减。当物体位于后参考面之后时, S0 = Sb =0, I’=Idc=0,即亮度衰减为0。而当Z0e [Zb,Zf]时,I’=S0I,亮度被部分衰减。由此可以产生较好的效果。 简单光照明模型-彩色场景的产生 产生彩色 选择合适的颜色模型----RGB模型 为颜色模型中的每一种基色建立光照明方程 简单光照明模型-彩色场景的产生 系数分解 上述各等式中,右端的矢量用来控制表面的基本颜色,当选定了物体表面的颜色之后,它们就固定不变了。用户通过调节Ka,Kd,Ks来改变表面的

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